[发明专利]一种聚丁二酸丁二醇酯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪族共聚酯，具体涉及一种聚丁二酸丁二醇酯及其制备方法。

背景技术

随着环保意识的近一步提高，人们已经认识到，非降解塑料给环境造成的压力越来越高，寻找新型的可生物降解的替代材料是当前人们最感兴趣的课题之一。生物降解聚合物是能够在适合的环境条件下经过一定时间跨度后分解为二氧化碳和水的一类聚合物材料。这种降解过程通常分为两个过程，首先大分子经过水解、光/氧降解后分子量变小，其后进一步被微生物消耗掉，这类微生物可能是细菌、真菌、酵母菌、藻类等。 

聚丁二酸丁二醇酯( PBS) 具有良好的生物降解性能与可控生物降解速度，同时主链中大量亚甲基结构又使其具有与通用聚乙烯材料相近的机械、物理性能，适合吹塑薄膜与中空容器、挤出加工片材、纺丝、注塑等多种加工工艺，可用来制备各种各样的完全生物降解高分子制品。然而PBS 结晶度高达40%～60%，使其生物降解速度较低，而且其脆性高，断裂伸长率为300%左右。PBS的结晶度较高，致使采用其生产的膜类产品撕裂，通透性差等缺点，使膜材的应用领域受到很大的限制。另外，通常PBS在存储的过程中，会发生水解反应，材料在使用之前力学性能已经降低。

专利200810022785.7涉及一种高分子量聚丁二酸丁二醇酯的制备方法，其特点是采用铈盐-乙二醇锑二元催化体系，解决以往技术中聚丁二酸丁二醇酯分子量不高、色相差等问题。得到的聚丁二酸丁二醇酯分子量高、色泽好且力学性能优良，提高了聚酯产品的产量和质量，降低聚酯产品中的锑含量，改善后加工可纺性。但未提及材料的耐热性能。

200710049370.4涉及一种高分子量聚丁二酸丁二醇酯及其制备方法，其特点是以双端羟基丁二酸丁二醇尤其是低分子量双端羟基丁二酸丁二醇作为预聚物，与0.1～13%的扩链剂二异氰酸酯熔融反应制备成本较低、分子量高及分子量分布窄、力学性能优异的聚丁二酸丁二醇酯。但是二异氰酸酯反应单元在反应中容易生成凝胶点，反应控制难度较大，凝胶的出现则会导致材料的使用性能下降。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种具有良好的降解性能、耐热性能、力学性能及加工性能的聚丁二酸丁二醇酯。

本发明的另一目的在于提供上述聚丁二酸丁二醇酯的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚丁二酸丁二醇酯,是以丁二酸、丁二醇及环状二元醇共聚而成，包括丁二酸残基、丁二醇残基和环状二醇残基，其中，按摩尔百分比计，

丁二醇残基占二元醇总量的90-98%；

环状二醇残基占二元醇总量的2-10%。

所述环状二元醇为2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇或1,4-环己烷二甲醇。

所述的聚丁二酸丁二醇酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a）酯化：将丁二酸与丁二醇及环状二元醇在催化剂作用下于200-230℃反应，直接酯化，得到酯化物； 

（b）预聚：在上述酯化物中加入稳定剂，在220-250℃下进行预缩聚反应，得预聚物；

（c）缩聚：将上述预聚物在235-250℃的温度下、控制反应体系真空度逐渐降至小于150Pa，进行缩聚反应；

（d）缩聚结束后，在反应物中加入碳化二亚胺类化合物，混合2-15分钟，制得聚丁二酸丁二醇酯。

所述二元醇总量与丁二酸的摩尔比为1.2-2.5：1。二元醇总量为丁二醇与环状二元醇之和。

所述丁二酸选自生物基产品。生物基产品主要指除粮食以外的秸秆等木质纤维素类农林废弃物。

所述催化剂为钛元素的螯合物，选自乙二醇钛、钛酸正丁酯或钛酸四异丙酯。

所述催化剂的用量为树脂重量的0.05-0.1%。

所述稳定剂选自磷酸、亚磷酸、磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、亚磷酸三烷基酯、亚磷酸三苯基酯，用量为树脂重量的0.01-0.2%。

所述碳化二亚胺类化合物选自单体碳化二亚胺、聚合碳化二亚胺、由分子结构中含有1-30个碳化二亚胺基团的分子量为40-30000g/mol的碳化二亚胺类化合物中的两种或多种的任意比例的混合物。加入量为树脂重量的0.1-1%。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明合成的生物降解聚酯具有较高的耐热性能，熔点较高，降解速度可控；